Дисковое хранилище (также иногда называемое дисковым хранилищем ) — это механизм хранения данных , основанный на вращающемся диске. При записи используются различные электронные, магнитные, оптические или механические изменения поверхностного слоя диска. Дисковод — это устройство, реализующее такой механизм хранения . Известные типы — жесткие диски (HDD), содержащие одну или несколько несъемных жестких пластин ; дисковод гибких дисков (FDD) и его съемный дисковод ; и различные приводы оптических дисков (ODD) и соответствующие носители оптических дисков .
( Орфографический диск и диск используются взаимозаменяемо, за исключением случаев, когда товарные знаки исключают одно использование, например, логотип Compact Disc. Выбор конкретной формы часто является историческим, как в случае с использованием IBM формы диска, начиная с 1956 года с « диска IBM 350». единица хранения ».)
Аудиоинформация изначально записывалась аналоговыми методами (см. Запись и воспроизведение звука ). Аналогично, первый видеодиск использовал аналоговый метод записи. В музыкальной индустрии аналоговая запись в основном заменена цифровой оптической технологией, при которой данные записываются в цифровом формате с оптической информацией.
Первым коммерческим цифровым дисковым устройством хранения данных был IBM 350 , который поступил в продажу в 1956 году как часть вычислительной системы IBM 305 RAMAC . Диски с произвольным доступом и низкой плотностью были разработаны в дополнение к уже используемым устройствам хранения с последовательным доступом и высокой плотностью, обеспечиваемым ленточными накопителями с использованием магнитной ленты . Энергичные инновации в технологии дисковых хранилищ в сочетании с менее энергичными инновациями в ленточных хранилищах позволили сократить разницу в стоимости приобретения за терабайт между дисковыми и ленточными хранилищами; однако общая стоимость владения данными на диске, включая питание и управление, остается выше, чем у ленточных носителей. [1]
Дисковая память теперь используется как в компьютерной памяти, так и в бытовой электронной памяти, например, аудио-CD и видеодисках ( VCD , DVD и Blu-ray ).
Данные на современных дисках хранятся в блоках фиксированной длины, обычно называемых секторами и различающихся по длине от нескольких сотен до многих тысяч байт. Общая емкость диска — это просто количество поверхностей диска, умноженное на количество блоков/поверхностей, умноженное на количество байтов/блока. В некоторых устаревших дисках IBM CKD данные хранились на магнитных дисках с блоками переменной длины, называемыми записями; длина записи может различаться на разных дисках. Емкость уменьшалась по мере уменьшения длины записи из-за необходимых промежутков между блоками.
Цифровые дисководы представляют собой блочные устройства хранения данных . Каждый диск разделен на логические блоки (набор секторов). Блоки адресуются с использованием их логических адресов блоков (LBA). Чтение с диска или запись на диск происходит в зависимости от детализации блоков.
Первоначально емкость диска была довольно низкой и была улучшена одним из нескольких способов. Улучшения в механической конструкции и производстве позволили уменьшить головки и сделать их более точными, а это означает, что на каждом из дисков можно было хранить больше дорожек. Достижения в методах сжатия данных позволили хранить больше информации в каждом из отдельных секторов.
Привод хранит данные в цилиндрах, головках и секторах . Секторная единица представляет собой наименьший размер данных, которые могут храниться на жестком диске, и каждому файлу будет назначено множество секторных единиц. Наименьший объект на компакт-диске называется кадром, который состоит из 33 байтов и содержит шесть полных 16-битных стереосэмплов (два байта × два канала × шесть сэмплов = 24 байта). Остальные девять байтов состоят из восьми байтов коррекции ошибок CIRC и одного байта субкода , используемого для управления и отображения.
Информация отправляется из процессора компьютера в BIOS в микросхему, управляющую передачей данных. Затем он отправляется на жесткий диск через многопроводной разъем. Как только данные поступают на печатную плату привода, они преобразуются и сжимаются в формат, который отдельный привод может использовать для хранения на самом диске. Затем данные передаются на чип на плате, который контролирует доступ к диску. Диск разделен на сектора данных, хранящихся на одной из сторон одного из внутренних дисков. Жесткий диск с двумя внутренними дисками обычно хранит данные на всех четырех поверхностях.
Аппаратное обеспечение на диске сообщает рычагу привода, куда ему следует идти по соответствующей дорожке, а затем сжатая информация отправляется в головку, которая изменяет физические свойства, оптически или магнитно, например, каждого байта на диске. , таким образом сохраняя информацию. Файл не хранится линейно; скорее, он хранится наилучшим образом для скорейшего извлечения.
Механически внутри привода происходят два разных движения. Один из них — вращение дисков внутри устройства. Другой — это движение головки из стороны в сторону по диску при перемещении между дорожками.
Существует два типа способов вращения диска:
Позиционирование трека также осуществляется двумя разными методами на дисковых устройствах хранения данных. Устройства хранения данных, предназначенные для хранения компьютерных данных, например жесткие диски, флэш-диски и zip-диски Iomega , используют концентрические дорожки для хранения данных. Во время операции последовательного чтения или записи, после того как привод обращается ко всем секторам дорожки, он перемещает головку(и) на следующую дорожку. Это приведет к кратковременной задержке потока данных между устройством и компьютером. Напротив, в оптических аудио- и видеодисках используется одна спиральная дорожка, которая начинается в самой внутренней точке диска и непрерывно переходит к внешнему краю. При чтении или записи данных нет необходимости останавливать поток данных для переключения треков. Это похоже на виниловые пластинки, за исключением того, что виниловые пластинки начинаются с внешнего края и закручиваются по спирали к центру.
Интерфейс дисковода — это механизм/протокол связи между остальной частью системы и самим дисководом. Устройства хранения данных, предназначенные для настольных и мобильных компьютеров, обычно используют интерфейсы ATA ( PATA ) и SATA . Корпоративные системы и высокопроизводительные устройства хранения обычно используют интерфейсы SCSI , SAS и FC в дополнение к некоторому использованию SATA.